EP0328962A2 - Isocyanat- und Säureanhydridgruppen enthaltende Copolymerisate, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Bindemittelkomponente - Google Patents

Isocyanat- und Säureanhydridgruppen enthaltende Copolymerisate, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Bindemittelkomponente Download PDF

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EP0328962A2
EP0328962A2 EP89101875A EP89101875A EP0328962A2 EP 0328962 A2 EP0328962 A2 EP 0328962A2 EP 89101875 A EP89101875 A EP 89101875A EP 89101875 A EP89101875 A EP 89101875A EP 0328962 A2 EP0328962 A2 EP 0328962A2
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EP
European Patent Office
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isocyanate
weight
copolymers
olefinically unsaturated
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EP89101875A
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EP0328962A3 (de
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Christian Dr. Wamprecht
Josef Dr. Pedain
Harald Dr. Blum
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Bayer AG
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Bayer AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/728—Polymerisation products of compounds having carbon-to-carbon unsaturated bonds and having isocyanate or isothiocyanate groups or groups forming isocyanate or isothiocyanate groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/04—Anhydrides, e.g. cyclic anhydrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F246/00—Copolymers in which the nature of only the monomers in minority is defined
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/062—Copolymers with monomers not covered by C09D133/06
    • C09D133/064—Copolymers with monomers not covered by C09D133/06 containing anhydride, COOH or COOM groups, with M being metal or onium-cation

Definitions

  • the present invention relates to new copolymers which contain both free isocyanate groups and intramolecular acid anhydride groups in chemically incorporated form, a process for the preparation of these copolymers and their use as a binder component in two-component coating compositions or sealants.
  • FR-A-2 392 092 describes coating compositions consisting of hydroxyl-functional polymers and an ester anhydride with at least two anhydride groups per molecule, the ester anhydride being an oligomer of trimellitic anhydride.
  • the disadvantage here is the very poor solubility of the anhydride component in solvents customary in lacquers, and the incompatibility with the hydroxyl-functional polymer.
  • EP-A-48 128 describes a coating composition consisting of a hydroxyl component with at least two hydroxyl groups per molecule, an anhydride component with at least two anhydride groups per molecule and an amine component.
  • monomeric amino alcohols such as e.g. Triethanolamine
  • a sufficient service life can only be achieved here at the expense of a low crosslinking density, with lacquer films being obtained which are not resistant to solvents.
  • Even when using higher molecular weight polyols such as It is hardly possible for hydroxy-functional polyacrylate resins to achieve a sufficiently long service life for the systems in practice.
  • the invention also relates to the use of these copolymers as a binder component in two-component coating compositions or sealing compounds which contain organic polyhydroxyl compounds as a further binder component.
  • the copolymers according to the invention have a molecular weight (weight average), which can be determined by the gel permeation chromatography method, from 1500 to 75000, preferably 3000 to 50,000 and particularly preferably from 3000 to 25000.
  • the copolymers contain both chemically incorporated isocyanate groups in an amount of 0.3 to 7.0% by weight, preferably 0.5 to 4.0% by weight, and chemically incorporated intramolecular acid anhydride groups of the formula in an amount of 1 to 25% by weight, preferably 3 to 15% by weight.
  • the copolymers are based on preferably mono-olefinically unsaturated monomers.
  • olefinically unsaturated monomers ie as starting materials in the process according to the invention, three groups of olefinically unsaturated monomers are used, namely a) olefinically unsaturated monomers containing isocyanate groups, b) olefinically unsaturated monomers containing intramolecular acid anhydride groups and c) free of isocyanate groups and acid anhydride groups, olefinically unsaturated monomers.
  • the monomers a) are generally used in an amount of 1 to 25, preferably 2 to 15 parts by weight, the monomers b) in an amount of 1 to 25, preferably 3 to 15 parts by weight and the monomers c) in an amount of 50 to 98, preferably 70 to 95 parts by weight , it should also be noted that the proportions of the individual monomers in the mixture to be supplied to the copolymerization are such that the abovementioned amounts of chemically incorporated isocyanate and acid anhydride groups are present in the copolymers.
  • the content of the copolymers in these groupings corresponds to the content of the monomer mixture in the same groups, since it can be assumed that the copolymers correspond in chemical composition to the chemical composition of the monomer mixture.
  • the monomers a) are mono-olefinically unsaturated mono- or polyisocyanates, preferably mono- or diisocyanates, which preferably have a molecular weight of 69 to 400 and are aliphatic or aromatic, preferably aliphatic, isocyanate groups.
  • isocyanatoethyl acrylate isocyanatoethyl methacrylate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate, m-isopropenyl- ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl isocyanate, allyl isocyanate, vinyl isocyanate, methacryloyl isocyanate, but also monoadducts of polymerizable hydroxyl compounds and diisocyanates, such as the reaction product of 1 mol, are very suitable.
  • Isocyanatoethyl methacrylate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate and m-isopropenyl- ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl isocyanate are preferred monomers a).
  • Typical examples of monomers b) are e.g. Itaconic anhydride or maleic anhydride, with maleic anhydride being preferred.
  • the monomers c) generally have a molecular weight of 86 to 400. These are the usual isocyanate group-free and acid anhydride group-free, preferably simple olefinically unsaturated monomers, as have also been used as monomers in the process of the above-mentioned prior art.
  • esters of acrylic and methacrylic acid for example methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, tert-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, methyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate or 2-ethylhexyl methacrylate
  • Vinylaromatics such as, for example, styrene, vinyltoluene, ⁇ -methylstyrene, ⁇ -ethylstyrene, nucleus-substituted diethylstyrenes which may represent mixtures of isomers, isopropylstyrenes, butylstyrenes and methoxystyrenes; Vinyl ethers such as ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl vinyl
  • copolymers ie the process according to the invention, can be prepared by copolymerizing the monomers a) to c) mentioned by way of example radical polymerization processes take place, such as bulk or solution polymerization.
  • the monomers are copolymerized at temperatures from 60 to 200.degree. C., preferably 80 to 160.degree. C. in the presence of radical formers and, if appropriate, molecular weight regulators.
  • Suitable solvents are, for example, aromatics such as benzene, toluene, xylene, esters such as ethyl acetate, butyl acetate, methyl glycol acetate, ethyl glycol acetate, methoxypropyl acetate, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, diethylene glycol dimethyl ether, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone.
  • aromatics such as benzene, toluene, xylene
  • esters such as ethyl acetate, butyl acetate, methyl glycol acetate, ethyl glycol acetate, methoxypropyl acetate
  • ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, diethylene glycol dimethyl ether
  • ketones such as acetone, methyl ethy
  • the process according to the invention can be carried out continuously or batchwise.
  • the monomer mixture and the initiator are metered in uniformly and continuously in a polymerization reactor and, at the same time, the corresponding amount of polymer is continuously removed.
  • Chemically almost uniform copolymers can preferably be produced in this way. Copolymers which are almost chemically uniform can also be prepared by allowing the reaction mixture to run into a stirred kettle at a constant rate without removing the polymer.
  • the polymerization is generally carried out under a pressure of 1 to 20 bar.
  • the initiators are used in amounts of 0.05 to 15% by weight, based on the total amount of the monomers.
  • Suitable initiators are conventional radical initiators such as e.g. aliphatic azo compounds such as azodiisobutyronitrile, azo-bis-2-methylvaleronitrile, 1,1′-azo-bis-1-cyclohexanenitrile and 2,2′-azo-bis-isobutyric acid alkyl ester; symmetrical diacyl peroxides, e.g. Acetyl, propionyl or butyryl peroxide, benzoyl peroxides substituted with bromine, nitro, methyl or methoxy groups, lauryl peroxides; symmetrical peroxidicarbonates, e.g.
  • aliphatic azo compounds such as azodiisobutyronitrile, azo-bis-2-methylvaleronitrile, 1,1′-azo-bis-1-cyclohexanenitrile and 2,2′-azo-bis-isobutyric acid alkyl ester
  • symmetrical diacyl peroxides
  • regulators can be used in the production. Examples include tert-dodecyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan or diisopropylxanthogen disulfide.
  • the regulators can be added in amounts of 0.1 to 10% by weight, based on the total amount of the monomers.
  • the solutions of the copolymers obtained in the copolymerization reaction can then be fed to the use according to the invention without further working up.
  • copolymers according to the invention are valuable binder components A) for two-component binders.
  • these binders according to the invention contain organic polyhydroxyl compounds B) and, if appropriate, catalysts C) which accelerate the addition reaction between components A) and B).
  • the polyhydroxyl compounds B) are compounds having at least 2 hydroxyl groups per molecule, preferably low-molecular aliphatic, cycloaliphatic or araliphatic polyols in the molecular weight range 62 to 500, preferably 62 to 400, which contain 2 to 6, preferably 2 to 4, hydroxyl groups per molecule , are used.
  • Suitable nitrogen-free polyhydroxyl compounds are, for example, ethylene glycol, the isomeric propanediols, butanediols, hexanediols, neopentyl glycol, cyclohexane-1,4-diol, cyclohexanedimethanol, bis-hydroxymethyl-hexahydro-4,7-methano-indane, polyglycols such as, for example, Diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycols, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycols, alkane triols such as e.g.
  • Trimethylolpropane and glycerol alkyl tetraols such as pentaerythritol, reaction products of the aforementioned hydroxyl compounds with ⁇ -caprolactone, hydroxy-functional polyesters, polyethers and polyacrylates or mixtures thereof.
  • Polyols containing amine nitrogen are, for example, bis (2-hydroxyethyl) methylamine, bis (2-hydroxyethyl) butylamine, tris (2-hydroxyethyl) amine, tris-2- (2-hydroxyethoxyethylamine, bis- (2 -hydroxypropyl) methylamine, tris (2-hydroxypropyl) amine and preferably their reaction products with ⁇ -caprolactone, reaction products of higher than difunctional poly hydroxyl compounds of the type exemplified above with tert.
  • Monoisocyanates containing nitrogen atoms for example reaction products of (i) 1 mol of N, N-dimethylethanolamine with (ii) 1 mol of 1,6-diisocyanatohexane, 1-isocyanato-1-methyl-4 (3) -isocyanatomethyl-cyclohexane or isophorone diisocyanate or also tert .
  • Hydroxy-functional copolymers containing nitrogen atoms for example those which have been prepared using hydroxy-functional monomers such as hydroxyethyl acrylate and amino-functional monomers such as N, N-diethylaminoethyl methacrylate, with a dialkylamine such as dimethylamine reacted hydroxy- and epoxy-functional polymers; polyepoxides reacted in the same way; Reaction products from substances with a tertiary and at least two primary or secondary amino groups with cyclic organic carbonates in such a ratio that each primary or secondary amino group can be reacted with a carbonate group, for example reaction products from (i) 1 mol of bis- ( 3-aminopropyl) methylamine and (ii) 2 moles of ethylene carbonate, propylene carbonate, glycerol carbonate or alkoxylation products of at least two NH bonds and primary and / or secondary mono- or polyamines, such as the adduct of 4 to 5 moles of propy
  • Component B) can consist of any mixtures of the nitrogen-containing and nitrogen-free polyhydroxyl compounds mentioned as examples.
  • catalysts C) to accelerate the crosslinking reaction that takes place between the isocyanate and anhydride groups on the one hand and the hydroxyl groups on the other.
  • catalysts C) are tert.
  • Amines which are either inert to isocyanate and acid anhydride groups or have a group which is reactive towards these groups (hydroxyl group, primary or secondary amino group).
  • Compounds suitable as catalysts C) are, for example, tert.
  • Amines of the molecular weight range 73 to 300 such as ethyldimethylamine, diethylmethylamine, triethylamine, ethyldiisopropylamine, tributylamine, 1-methylpyrolidine, 1-methylpiperidine, 1,4-dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [(2,2,2)] octane or 1,8 -Diazabicyclo [(5,4,0)] undec-7-ene, N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylpropanolamine, N, N-dibutylethanolamine, 1-amino-3- (dimethylamino) -propane or 1-amino -2- (diethylamino) ethane. Any mixtures of the tert mentioned by way of example can also be used. Amines can be used as component C).
  • the components described above in detail ie the copolymers A) containing isocyanate and anhydride groups, the component B) containing hydroxyl and optionally a catalytically active number of amino groups and, if appropriate, the catalytically active component C) are mixed together.
  • Mixtures of different components A) can also be mixed with one or more components B) and / or C).
  • the proportions between the components are generally chosen so that for each isocyanate and acid anhydride group there are 0.2 to 5, preferably 0.5 to 2 and in particular 0.8 to 1.2 groups which are reactive towards these groups, preferably hydroxyl groups , wherein reactive groups present in component C) may also be included in the calculation.
  • Any primary or secondary amino groups or hydroxyl groups present in component C) react spontaneously with part of the isocyanate and anhydride groups of component A) to form urea, urethane, amide or ester groups, so that these ready-to-install catalysts ultimately remain Coating are bound.
  • solvents and diluents can be added to these or to the mixtures. If appropriate, these solvents and diluents can also be added during the preparation of one or more starting components, as is the case e.g. is described above.
  • the solvents or diluents mentioned above by way of example are also suitable for dissolving or diluting the individual components of the binders or the binders themselves.
  • the solvents or diluents are generally used in amounts such that the ready-to-use binders are in the form of 40 to 80% strength by weight solutions.
  • the binders according to the invention preferably dissolved in inert solvents or diluents, generally have a pot life of several hours and cure at room temperature with simultaneous evaporation of the solvents which may be present to give coatings with high-quality mechanical properties. If desired, this drying can also be shortened by increasing the temperature up to 100 ° C., so that drying times of 10 to 30 minutes are achieved.
  • the binders according to the invention can be used directly, without further additives, to produce clear coatings.
  • the auxiliaries and additives customary in the coating industry such as fillers, leveling agents, antioxidants and agents for adsorbing UV light, and also pigments are added.
  • the ready-to-use two-component systems obtained in this way can be used as coating or sealing compounds by known methods such as spraying, brushing, dipping, flooding, pouring, rolling onto any, possibly already pretreated, substrates such as e.g. Metal, wood, glass, ceramics, stone, concrete, plastics, textiles, leather, cardboard and paper can be applied.
  • Part I is placed in a 3 liter reaction vessel with stirring, cooling and heating devices and heated to the reaction temperature. Then Part II (addition over a total of 2 hours) and Part III (addition over a total of 2.5 hours) are added in parallel. The mixture is then stirred at the reaction temperature for 2 hours.
  • Product b1 reaction product of 1-isocyanato-1-methyl-4 (3) -isocyanatomethylcyclohexane and N, N-dimethylethanolamine.
  • Product b2 reaction product of isophorone diisocyanate and N, N-dimethylethanolamine.
  • reaction product b 1 Analogous to product b 1, a reaction product is made from 444 g of isophorone diisocyanate and 178 g of N, N-dimethylethanolamine.
  • Product b4 reaction product of trimethylolpropane and ⁇ -caprolactone.
  • Component B1 Made from product b1 and product b3
  • Component B2 Made from product b2 and product b3
  • Component B3 Made from product b2 and product b4
  • Component B4 Made from product b1 and product b5
  • Component B5 Made from product b2 and product b5
  • Component B6 Made from triethanolamine and ⁇ -caprolactone
  • Component B7 Made from N-butyldiethanolamine and ⁇ -caprolactone
  • Component B8 Made from methyl bis (3-aminopropyl) amine and ethylene carbonate
  • Component B9 Made from methyl bis (3-aminopropyl) amine and propylene carbonate
  • Component B10 Made from methyl bis (3-aminopropyl) amine and glycerol carbonate
  • Component B11 1,4-butanediol
  • Component B12 bis-hydroxymethyl-hexahydro-4,7-methanoindane
  • Components A) containing isocyanate and anhydride groups, polyol components B) and optionally the catalyst component C) (in some examples, N, N-dimethylethanolamine is used as component C)) are mixed with one another at room temperature and, if appropriate, adjusted to a processable viscosity by adding an organic solvent or diluent.
  • the films are drawn onto glass plates using a film puller, the wet film thickness being 120 ⁇ m.
  • the films drawn up at room temperature had all dried thoroughly after at least 60 minutes. After aging, ie drying for approx. 24 hours at room temperature, clear crosslinked films with excellent film mechanics are obtained.
  • the paint mixtures used all had a service life of several hours.
  • Table II below lists the compositions of the binder combinations and the solvent resistance as the degree of crosslinking.
  • the solvent resistance is checked by a wipe test with a cotton ball soaked in methyl isobutyl ketone (MIBK). The number of double strokes after which the film remains without any visible change is indicated. No more than 200 double strokes per film were carried out.
  • MIBK methyl isobutyl ketone

Abstract

Copolymerisate von olefinisch ungesättigten Verbindungen des Molekulargewichtsbereichs 1500 bis 75000, die sowohl (i) 0,3 bis 7,0 Gew.-% an freien Isocyanatgruppen als auch (ii) 1 bis 25 Gew.-% an Säureanhydridgruppen chemisch gebunden enthalten, ein Verfahren zu ihrer Herstellung durch Copolymerisation eines Gemischs von olefinisch ungesättigten Verbindungen bei 60 bis 200°C, wobei als Monomerengemisch ein solches verwendet wird, welches neben Isocyanat- und Säureanhydridgruppen-freien Monomeren (i) olefinisch ungesättigte Säureanhydride und (ii) olefinisch ungesättigte Isocyanate in einer entsprechenden Menge enthält, und die Verwendung der Copolymerisate als Bindemittelkomponente in Zweikomponenten-Beschichtungsmitteln oder -Dichtmassen, welche als weitere Bindemittelkomponente organische Polyhydroxylverbindungen enthalten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft neue Copolymerisate, die sowohl freie Isocyanatgruppen als auch intramoleku­lare Säureanhydridgruppen in chemisch eingebauter Form enthalten, ein Verfahren zur Herstellung dieser Copoly­merisate und ihre Verwendung als Bindemittelkomponente in Zweikomponenten-Beschichtungsmittel oder -Dicht­massen.
  • Die Verwendung von Kombinationen aus organischen Ver­bindungen mit mindestens zwei intramolekularen Carbon­säureanhydridgruppen pro Molekül, insbesondere von bern­steinsäureanhydridhaltigen Copolymerisaten und Polyhy­droxylverbindungen als Bindemittel für Lacke und Be­schichtungsmittel ist bereits bekannt.
  • Die FR-A-2 392 092 beschreibt Beschichtungskompositio­nen, bestehend aus hydroxylfunktionellen Polymeren und einem Esteranhydrid mit mindestens zwei Anhydridgruppen pro Molekül, wobei das Esteranhydrid ein Oligomer von Trimellitsäureanhydrid ist. Nachteilig ist dabei die sehr schlechte Löslichkeit der Anhydridkomponente in lacküblichen Lösungsmitteln, sowie die Unverträglichkeit mit dem hydroxylfunktionellen Polymeren.
  • Die EP-A-48 128 beschreibt eine Beschichtungskomposition bestehend aus einer Hydroxylkomponente mit mindestens zwei Hydroxylgruppen pro Molekül, einer Anhydridkompo­nente mit mindestens zwei Anhydridgruppen pro Molekül und einer Aminkomponente. Die beschriebene Verwendung von monomeren Aminoalkoholen wie z.B. Triethanolamin als Vernetzungsreagentien wirkt sich sehr nachteilig auf die Lösungsmittelfestigkeit der fertigen Lacke aus, wenn eine ausreichende Standzeit erreicht werden muß. Eine ausreichende Standzeit kann hierbei nämlich nur auf Kosten einer geringen Vernetzungsdichte erzielt werden, wobei Lackfilme erhalten werden, die nicht lösungsmit­telbeständig sind. Auch bei Verwendung von höhermoleku­laren Polyolen wie z.B. hydroxyfunktionellen Polyacry­latharzen ist es kaum möglich, eine für die Praxis ausreichend lange Standzeit der Systeme zu erzielen.
  • Die Verwendung von Kombinationen aus organischen Verbin­dungen, insbesondere solchen auf Polymerisatbasis, mit mindestens zwei Isocyanatgruppen pro Molekül und Poly­hydroxylverbindungen als Bindemittel für Lacke und Be­schichtungen wird beispielsweise in DE-A-2 014 383, US-A-4 219 632, US-A-4 264 748, DE-A-3 004 527, EP-A-­ 130 313 oder EP-A-130 322 beschrieben. Beschichtungen auf Basis dieser Kombinationen besitzen durchweg hervor­ragende lacktechnische Eigenschaften, jedoch sind diese isocyanatgruppenhaltigen Copolymerisate aufgrund ihrer hohen Isocyanatfunktionalität und ihres hohen Molekular­gewichts mit dem Nachteil einer unzureichenden Lagersta­bilität behaftet. Besonders in Gegenwart von Luftfeuch­tigkeit erfolgt rasch Hydrolyse der Isocyanat- zu Amino­gruppen und anschließend sehr schneller Molekularge­wichtsaufbau und Viskositätsanstieg bis zur Gelierung.
  • Es war daher die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe neue, gegenüber Hydroxylgruppen reaktionsfähige Gruppen aufweisende Copolymerisate zur Verfügung zu stellen, die mit organischen Polyhydroxylverbindungen zu hochwerti­gen, bei Raumtemperatur aushärtenden Bindemitteln ver­einigt werden können, die sich durch eine ausreichende Standzeit auszeichnen und die Herstellung von klaren, farblosen, vergilbungsbeständigen und lösungsmittel­festen Überzügen gestatten.
  • Diese Aufgabe konnte durch die Bereitstellung der nach­stehend näher beschriebenen Copolymerisate gelöst wer­den.
  • Gegenstand der Erfindung sind Copolymerisate mit einem als Gewichtsmittel bestimmten Molekulargewicht von 1500 bis 75 000 von olefinisch ungesättigten Verbindungen mit chemisch eingebauten, gegenüber Hydroxylgruppen im Sinne einer Additionsreaktion reaktionsfähigen Gruppen, da­durch gekennzeichnet, daß die Copolymerisate als gegen­über Hydroxylgruppen reaktionsfähige Gruppen sowohl
    • (i) 0,3 bis 7,0 Gew.-% an freien Isocyanatgruppen als auch
    • (ii) 1 bis 25 Gew.-% an Säureanhydridgruppen (berechnet als C₄H₂O₃)
    chemisch gebunden enthalten.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Her­stellung dieser Copolymerisate durch Copolymerisation eines Gemischs von olefinisch ungesättigten Verbindungen bei 60 bis 200°C in Gegenwart von, die Polymerisations­reaktion initiierenden Verbindungen, dadurch gekenn­zeichnet, daß man ein solches Gemisch an olefinisch ungesättigten Verbindung verwendet, welches neben Isocyanat- und Säureanhydridgruppen-freien Monomeren
    • (i) olefinisch ungesättigte Säureanhydride und
    • (ii) olefinisch ungesättigte Isocyanate
    in einer solchen Menge enthält, daß in dem Monomeren­gemisch 0,3 bis 7,0 Gew.-% Isocyanatgruppen und 1 bis 25 Gew.-% Anhydridgruppen (berechnet als C₄H₂O₃) vor­liegen.
  • Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch die Ver­wendung dieser Copolymerisate als Bindemittelkomponente in Zweikomponenten-Beschichtungsmitteln oder -Dicht­massen, welche als weitere Bindemittelkomponente orga­nische Polyhydroxylverbindungen enthalten.
  • Die erfindungsgemäßen Copolymerisate weisen ein, nach der Methode der Gelpermeationschromatographie bestimm­bares, Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von 1500 bis 75000, vorzugsweise 3000 bis 50000 und besonders bevor­zugt von 3000 bis 25000 auf. In den Copolymerisaten liegen sowohl chemisch eingebaute Isocyanatgruppen in einer Menge von 0,3 bis 7,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 4,0 Gew.-%, als auch chemisch eingebaute intramolekulare Säureanhydridgruppen der Formel
    Figure imgb0001
     in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-% vor. Es handelt sich bei den Copolymerisaten um solche auf Basis von vorzugsweise einfach olefinisch ungesättigten Monomeren. Zur Herstellung der Copolymerisate, d.h. als Ausgangsmaterialien beim er­findungsgemäßen Verfahren kommen drei Gruppen von ole­finisch ungesättigten Monomeren zum Einsatz und zwar a) Isocyanatgruppen enthaltende, olefinisch ungesättigte Monomere, b) intramolekulare Säureanhydridgruppen ent­haltende, olefinisch ungesättigte Monomere und c) Iso­cyanatgruppen- und Säureanhydridgruppen-freie, ole­finisch ungesättigte Monomere. Die Monomeren a) werden im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 25, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-Teilen, die Monomeren b) in einer Menge von 1 bis 25, vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-Teilen und die Monomeren c) in einer Menge von 50 bis 98, vorzugsweise 70 bis 95 Gew.-Teilen eingesetzt, wobei außerdem zu be­achten ist, daß die Anteile der einzelnen Monomeren in dem der Copolymerisation zuzuführenden Gemisch so be­messen werden, daß in den Copolymerisaten die obenge­nannten Mengen an chemisch eingebauten Isocyanat- und Säureanhydridgruppen vorliegen. Der Gehalt der Copoly­merisate an diesen Gruppierungen entspricht dem Gehalt des Monomerengemischs an den gleichen Gruppen, da davon ausgegangen werden kann, daß die Copolymerisate bezüg­lich ihrer chemischen Zusammensetzung der chemischen Zu­sammensetzung des Monomerengemischs entsprechen.
  • Bei den Monomeren a) handelt es sich um einfach ole­finisch ungesättigte Mono- oder Polyisocyanate, vor­zugsweise Mono- oder Diisocyanate, die vorzugsweise ein Molekulargewicht von 69 bis 400 und aliphatisch oder aromatisch, vorzugsweise aliphatisch gebundene Iso­cyanatgruppen aufweisen. Gut geeignet sind beispiels­weise Isocyanatoethylacrylat, Isocyanatoethylmeth­acrylat, Bis(2-isocyanatoethyl)fumarat, m-Isopropenyl-­α,α-dimethylbenzylisocyanat, Allylisocyanat, Vinyl­isocyanat, Methacryloylisocyanat, aber auch Monoaddukte aus polymerisierbaren Hydroxylverbindungen und Diiso­cyanaten, wie beispielsweise das Umsetzungsprodukt von 1 Mol 1,6-Diisocyanatohexan oder von 1 Mol 1-Isocyanato-­3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan mit 1 Mol 2-Hydroxyethylacrylat. Isocyanatoethylmethacrylat, Bis(2-isocyanatoethyl)fumarat und m-Isopropenyl-α,α-­dimethylbenzylisocyanat sind bevorzugte Monomere a).
  • Typische Beispiele für Monomere b) sind z.B. Itacon­säureanhydrid oder Maleinsäureanhydrid, wobei Malein­säureanhydrid bevorzugt ist.
  • Die Monomeren c) weisen im allgemeinen ein Molekularge­wicht von 86 bis 400 auf. Es handelt sich um die üb­lichen Isocyanatgruppen- und Säureanhydridgruppen­freien, vorzugsweise einfach olefinisch ungesättigten Monomeren, wie sie auch bereits bei dem Verfahren des obengenannten Standes der Technik als Monomere einge­setzt worden sind. Typische Beispiele sind Ester der Acryl- und Methacrylsäure wie beispielsweise Methyl­acrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, tert.-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Cyclohexylmeth­acrylat, Methylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Iso­butylmethacrylat oder 2-Ethylhexylmethacrylat; Vinylaro­maten wie beispielsweise Styrol, Vinyltoluol, α-Methyl­styrol, α-Ethylstyrol, kernsubstituierte, gegebenenfalls Isomerengemische darstellende Diethylstyrole, Isopropyl­styrole, Butylstyrole und Methoxystyrole; Vinylether wie beispielsweise Ethylvinylethr, n-Propylvinylether, Iso­propylvinylether, n-Butylvinylether und Isobutylvinyl­ether; Vinylester wie beispielsweise Vinylacetat, Vinyl­propionat und Vinylbutyrat.
  • Bei der Durchführung der Copolymerisation können selbst­verständlich jeweils beliebige Gemische der beispielhaft genannten Monomeren a) bis c) verwendet werden.
  • Die Herstellung der Copolymerisate, d.h. das erfindungs­gemäße Verfahren kann durch Copolymerisation der bei­spielhaft genannten Monomeren a) bis c) nach üblichen radikalischen Polymerisationsverfahren erfolgen, wie beispielsweise Masse- oder Lösungspolymerisation.
  • Dabei werden die Monomeren bei Temperaturen von 60 bis 200°C, vorzugsweise 80 bis 160°C in Gegenwart von Radikalbildnern und gegebenenfalls Molekulargewichts­reglern copolymerisiert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in inerten Lösungsmitteln durchgeführt. Geeignete Lösungs­mittel sind beispielsweise Aromaten wie Benzol, Toluol, Xylol, Ester wie Ethylacetat, Butylacetat, Methyl­glykolacetat, Ethylglykolacetat, Methoxypropylacetat, Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Diethylenglykoldi­methylether, Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Üblicherweise wird in einem Polymerisationsreaktor gleichmäßig und kontinuierlich die Monomermischung und der Initiator eindosiert und gleichzeitig die entsprechende Menge Polymerisat konti­nuierlich abgeführt. Vorzugsweise können so chemisch nahezu einheitliche Copolymere hergestellt werden. Chemisch nahezu einheitliche Copolymere können auch her­gestellt werden, indem man die Reaktionsmischung mit konstanter Geschwindigkeit in einen Rührkessel einlaufen läßt, ohne das Polymerisat abzuführen.
  • Man kann auch einen Teil der Monomeren beispielsweise in Lösungsmitteln der genannten Art vorlegen und die restlichen Monomeren und Hilfsmittel getrennt oder ge­ meinsam in diese Vorlage bei der Reaktionstemperatur eintragen.
  • Im allgemeinen erfolgt die Polymerisation unter einem Druck von 1 bis 20 bar. Die Initiatoren werden in Mengen von 0,05 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomeren, eingesetzt.
  • Geeignete Initiatoren sind übliche Radikalstarter wie z.B. aliphatische Azoverbindungen wie Azodiisobutter­säurenitril, Azo-bis-2-methylvaleronitril, 1,1′-Azo-bis-­1-cyclohexannitril und 2,2′-Azo-bis-isobuttersäure­alkylester; symmetrische Diacylperoxide, z.B. Acetyl-, Propionyl- oder Butyrylperoxid, mit Brom-, Nitro-, Methyl- oder Methoxygruppen substituierte Benzoylper­oxide, Laurylperoxide; symmetrische Peroxidicarbonate, z.B. Diethyl-, Diisopropyl-, Dicyclohexyl- sowie Di­benzoylperoxidicarbonat; tert.-Butylperoctoat, tert.-­Butylperbenzoat oder tert.-Butylphenylperacetat sowie Peroxycarbonate wie z.B. tert.-Butyl-N-(phenylperoxy)-­carbonat oder tert.-Butyl-N-(2-, 3- oder 4-chlorphenyl­peroxy)-carbonat; Hydroperoxide wie beispielsweise tert.-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid; Dialkyl­peroxide wie Di-cumylperoxid; tert.-Butyl-cumylperoxid oder Di-tert.-butylperoxid.
  • Zur Regelung des Molekulargewichtes der Copolymerisate können übliche Regler bei der Herstellung eingesetzt werden. Beispielhaft genannt seien tert.-Dodecyl­mercaptan, n-Dodecylmercaptan oder Diisopropylxanthogen­disulfid. Die Regler können in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomeren, zu­gegeben werden.
  • Die bei der Copolymerisationsreaktion anfallenden Lö­sungen der Copolymerisate können dann ohne weitere Auf­arbeitung der erfindungsgemäßen Verwendung zugeführt werden. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, die Copolymerisate destillativ vom gegebenenfalls noch vorliegenden Restmengen an nicht umgesetzten Monomeren und Lösungsmittel zu befreien und die als Destillations­rückstand vorliegenden Copolymerisate der erfindungs­gemäßen Verwendung zuzuführen.
  • Die erfindungsgemäßen Copolymerisate stellen wertvolle Bindemittelkomponenten A) für Zweikomponenten-Binde­mittel dar. Diese erfindungsgemäßen Bindemittel enthal­ten neben den Copolymerisaten A) organische Polyhy­droxylverbindungen B) und gegebenenfalls, die Additions­reaktion zwischen den Komponenten A) und B) beschleu­nigende Katalysatoren C).
  • Bei den Polyhydroxylverbindungen B) handelt es sich um Verbindungen mit mindestens 2 Hydroxylgruppen pro Mole­kül, wobei vorzugsweise niedermolekulare aliphatische, cycloaliphatische oder araliphatische Polyole des Mole­kulargewichtsbereichs 62 bis 500, vorzugsweise 62 bis 400, die 2 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4 Hydroxylgruppen pro Molekül enthalten, eingesetzt werden.
  • Es ist jedoch auch möglich, für spezielle Anwendungsge­biete sogar vorteilhaft, höhermolekulare Polyole des Molekulargewichtsbereiches 500 bis 75000, vorzugsweise 600 bis 50000, die eine OH-Zahl von 20 bis 700, vorzugs­weise 25 bis 650 aufweisen, zu verwenden.
  • Weiterhin können auch Mischungen der zuvor genannten niedermolekularen und höhermolekularen Verbindungen eingesetzt werden. Es können sowohl stickstofffreie Polyhydroxylverbindungen als auch tertiäre Aminstick­stoffatome aufweisende Polyhydroxylverbindungen ver­wendet werden. Im Falle der Verwendung von derartigen Aminoalkoholen erübrigt sich oftmals die Mitverwendung einer weiteren Katalysatorkomponente C), da die einge­bauten tert. Aminstickstoffatome der Komponente B) als eingebaute Katalysatoren für die Vernetzungsreaktion wirken.
  • Geeignete stickstofffreie Polyhydroxylverbindungen sind beispielsweise Ethylenglykol, die isomeren Propandiole, Butandiole, Hexandiole, Neopentylglykol, Cyclohexan-1,4-­diol, Cyclohexandimethanol, Bis-hydroxymethyl-hexahydro-­4,7-methano-indan, Polyglykole wie z.B. Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykole, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Polypropylenglykole, Alkantriole wie z.B. Trimethylolpropan und Glycerin, Alkyltetraole wie Pentaerythrit, Umsetzungsprodukte der zuvor genannten Hydroxylverbindungen mit ε-Caprolacton, hydroxyfunk­tionelle Polyester, Polyether und Polyacrylate oder deren Mischungen.
  • Geeignete tert. Aminstickstoff aufweisende Polyole sind beispielsweise Bis-(2-hydroxyethyl)-methylamin, Bis-(2-­hydroxyethyl)-butylamin, Tris-(2-hydroxyethyl)-amin, Tris-2-(2-hydroxyethoxy-ethylamin, Bis-(2-hydroxy­propyl)-methylamin, Tris-(2-hydroxypropyl)-amin sowie bevorzugt deren Umsetzungsprodukte mit ε-Caprolacton, Umsetzungsprodukte von höher als difunktionellen Poly­ hydroxylverbindungen der oben beispielhaft genannten Art mit tert. Stickstoffatomen aufweisenden Monoisocyanaten, beispielsweise Umsetzungsprodukte aus (i) 1 Mol N,N-Di­methylethanolamin mit (ii) 1 Mol 1,6-Diisocyanatohexan, 1-Isocyanato-1-methyl-4(3)-isocyanatomethyl-cyclohexan oder Isophorondiisocyanat oder auch tert. Stickstoff­atome aufweisende hydroxyfunktionelle Copolymerisate, beispielsweise solche, die unter Mitverwendung von hy­droxyfunktionellen Monomeren wie z.B. Hydroxyethyl­acrylat und von aminofunktionellen Monomeren wie N,N-­Diethylaminoethylmethacrylat hergestellt worden sind, mit einem Dialkylamin wie beispielsweise Dimethylamin umgesetzte hydroxy- und epoxyfunktionelle Polymerisate; in gleicher Weise umgesetzte Polyepoxide; Umsetzungs­produkte aus Substanzen mit einer tertiären und min­destens zwei primären bzw. sekundären Aminogruppen mit cyclischen organischen Carbonaten in einem solchen Ver­hältnis, daß jede primäre bzw. sekundäre Aminogruppe mit einer Carbonatgruppe zur Reaktion gebracht werden kann, z.B. Umsetzungsprodukte aus (i) 1 Mol Bis-(3-amino­propyl)-methylamin und (ii) 2 Mol Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Glycerincarbonat oder Alkoxylierungs­produkte von mindestens zwei NH-Bindungen aufweisenden primären und/oder sekundären Mono- oder Polyaminen, wie beispielsweise das Anlagerungsprodukt von 4 bis 5 Mol Propylenoxid an 1 Mol Ethylendiamin oder entsprechend hergestellte, an sich bekannte, höhermolekulare Amino­polyetherpolyole mit eingebauten tert. Stickstoff­atomen.
  • Die Komponente B) kann aus beliebigen Gemischen der beispielhaft genannten stickstoffhaltigen und stick­stofffreien Polyhydroxylverbindungen bestehen.
  • Insbesondere wenn die Komponente B) keine tert. Amin­stickstoffatome aufweist empfiehlt sich die Mitverwen­dung von Katalysatoren C) zur Beschleunigung der zwischen den Isocyanat- und Anhydridgruppen einerseits und den Hydroxylgruppen andererseits ablaufenden Ver­netzungsreaktion. Bei diesen Katalysatoren C) handelt es sich um tert. Amine die entweder gegenüber Isocyanat- und Säureanhydridgruppen inert sind oder eine gegenüber diesen Gruppen reaktionsfähige Gruppe (Hydroxylgruppe, primäre oder sekundäre Aminogruppe) aufweisen. Als Kata­lysatoren C) geeignete Verbindungen sind beispielsweise tert. Amine des Molekulargewichtsbereichs 73 bis 300 wie Ethyldimethylamin, Diethylmethylamin, Triethylamin, Ethyldiisopropylamin, Tributylamin, 1-Methylpyrolidin, 1-Methylpiperidin, 1,4-Dimethylpiperazin, 1,4-Diazabi­cyclo[(2,2,2)]octan oder 1,8-Diazabicyclo[(5,4,0)]undec-­7-en, N,N-Dimethylethanolamin, N,N-Diethylpropanolamin, N,N-Dibutylethanolamin, 1-Amino-3-(dimethylamino)-propan oder 1-Amino-2-(diethylamino)-ethan. Es können auch be­liebige Gemische der beispielhaft genannten tert. Amine als Komponente C) eingesetzt werden.
  • Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bindemittel werden die oben im einzelnen beschriebenen Komponenten, d.h. die Isocyanat- und Anhydridgruppen enthaltenden Copoly­merisate A), die Hydroxyl- und gegebenenfalls eine kata­lytisch wirkende Anzahl an Aminogruppen aufweisende Kom­ponente B) und gegebenenfalls die katalytisch wirkende Komponente C) miteinander vermischt. Es können auch Gemische verschiedener Komponenten A) mit einer oder mehreren Komponenten B) und/oder C) vermischt werden.
  • Die Mengenverhältnisse zwischen den Komponenten werden hierbei im allgemeinen so gewählt, daß auf jede Iso­cyanat- und Säureanhydridgruppe 0,2 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 2 und insbesondere 0,8 bis 1,2 gegenüber diesen Gruppen reaktionsfähige Gruppen, vorzugsweise Hydroxyl­gruppen, entfallen, wobei in die Berechnung auch gegebe­nenfalls in der Komponente C) vorliegende Reaktivgruppen einbezogen werden.
  • Gegebenenfalls in der Komponente C) vorhandene primäre bzw. sekundäre Aminogruppen oder Hydroxylgruppen rea­gieren spontan mit einem Teil der Isocyanat- und An­hydridgruppen der Komponente A) unter Harnstoff-, Urethan-, Amid- oder Estergruppenbildung ab, so daß diese einbaufähigen Katalysatoren in der letztendlich verbleibenden Beschichtung gebunden werden.
  • Vor, während oder nach dem Vermischen der Einzelkom­ponenten können diesen oder den Gemischen inerte Lö­sungs- und Verdünnungsmittel zugegeben werden. Gegebe­nenfalls können diese Lösungs- und Verdünnungsmittel auch schon während der Herstellung einer oder mehrerer Ausgangskompomenten zugegeben sein, wie dies z.B. vor­stehend beschrieben ist. Die oben beispielhaft genannten Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel sind auch zum Lösen bzw. Verdünnen der Einzelkomponenten der Bindemittel bzw. der Bindemittel selbst geeignet.
  • Die Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel werden im allge­meinen in solchen Mengen verwendet, daß die gebrauchs­fertigen Bindemittel in Form von 40- bis 80-gew.-%igen Lösungen vorliegen.
  • Die erfindungsgemäßen, vorzugsweise in inerten Lösungs- bzw. Verdünnungsmitteln gelösten Bindemittel weisen im allgemeinen eine Topfzeit von mehreren Stunden auf und härten bereits bei Raumtemperatur unter gleichzeitigem Verdunsten der gegebenenfalls vorliegenden Lösungsmittel zu Beschichtungen mit hochwertigen mechanischen Eigen­schaften aus. Gewünschtenfalls kann diese Trocknung auch durch Temperaturerhöhung auf bis zu 100°C verkürzt wer­den, so daß Trocknungszeiten von 10 bis 30 Minuten er­reicht werden.
  • Die erfindungsgemäßen Bindemittel können direkt ohne weitere Zusätze, zur Herstellung von klaren Überzügen verwendet werden. In der Regel werden jedoch die in der Lackindustrie üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe, wie Füllstoffe, Verlaufsmittel, Antioxidantien und Mittel zur Adsorption von UV-Licht, sowie Pigmente zugesetzt. Die auf diese Weise erhaltenen, gebrauchsfertigen Zwei­komponenten-Systeme können als Beschichtungs- oder Dichtmassen nach bekannten Methoden wie Spritzen, Streichen, Tauchen, Fluten, Gießen, Walzen auf belie­bige, gegebenenfalls bereits vorbehandelte Untergründe wie z.B. Metall, Holz, Glas, Keramik, Stein, Beton, Kunststoffe, Textilien, Leder, Pappe und Papier aufge­tragen werden.
  • In den nachfolgenden Beispielen beziehen sich alle Angaben in Prozenten und Teilen, falls nicht anders vermerkt, auf das Gewicht.
    • I Allgemeine Herstellungsvorschrift für die Iso­cyanat- und Anhydridgruppen enthaltenden Copoly­merisate A₁ - A₇
  • In einem 3-l-Reaktionsgefäß mit Rühr-, Kühl- und Heiz­vorrichtungen wird Teil I vorgelegt und auf Reaktions­temperatur aufgeheizt. Dann werden parallel Teil II (Zugabe über einen Zeitraum von insgesamt 2 Stunden) und Teil III (Zugabe über einen Zeitraum von insgesamt 2,5 Stunden) zudosiert. Anschließend wird 2 Stunden bei der Reaktionstemperatur nachgerührt.
  • Die Reaktionstemperaturen und die Zusammensetzungen der Teile I bis III sind in Tabelle I, zusammen mit den Kenndaten der erhaltenen Copolymerisate aufgeführt. Tabelle I
    (Mengenangaben in g)
    Copolymerisate A₁ A₂ A₃ A₄ A₅ A₆ A₇
    Teil I
    Butylacetat 680 680 680 680 680
    Xylol 600 600
    Bis(isocyanatoethyl)-fumarat 64 64
    Teil II
    Cyclohexylmethacrylat 410
    Ethylacrylat 336
    Butylmethacrylat 600
    Butylacrylat 555 504 422
    Isobutylacrylat 410
    tert.-Butylacrylat 315
    Isobutylmethacrylat 532
    Methylmethacrylat 410 351 493
    2-Ethylhexylacrylat 368
    Styrol 58 94 116 190 150 234 212
    Maleinsäureanhydrid 57 86 82 136 125 148 170
    Isocyanatoethylmethacrylat 91 136 58
    m-Isopropenyl-α,α-dimethylbenzylisocyanat 40 55
    Teil III
    tert.-Butylperoctoat (70 %ig) 70 70 70 76 76 70 70
    Butylacetat 79 79 79 79 79
    Xylol 58 58
    Reaktionstemperatur (°C) 110 110 110 115 115 115 115
    Festgehalt (%) 59,9 59,7 59,9 64,8 65,4 59,5 59,6
    Viskosität (mPa.s, 23°C) 1139 1776 3347 21255 6067 3975 22708
    NCO-Gehalt der Festkörper (%) 2,0 3,1 1,3 0,6 0,9 1,8 1,8
    Anhydridgehalt der Festkörper (C₄H₂O₃, %) 4,7 7,2 6,8 10,5 9,6 12,3 14,2
    • II Herstellverfahren für die Hydroxylgruppen, gegebe­nenfalls Aminogruppen enthaltenden Komponenten B). II.1 Herstellung der Ausgangsstoffe II.1.1 Umsetzungsprodukte aus Diisocyanaten und N,N-­Dimethylethanolamin Produkt b₁: Umsetzungsprodukt aus 1-Iso­cyanato-1-methyl-4(3)-isocyanatomethylcyclo­hexan und N,N-Dimethylethanolamin.
  • In einem 1-l-Vierhalskolben mit Rührer, Tropf­trichter, Rückflußkühler und Thermometer werden 388 g 1-Isocyanato-1-methyl-4(3)-iso­cyanatomethylcyclohexan unter Stickstoffatmos­phäre vorgelegt. Dann werden bei 25°C inner­halb 2 Stunden unter Rühren 178 g N,N-Di­methylethanolamin zugetropft. Nach 3 Stunden Rühren bei 25°C resultiert ein flüssiges, farbloses Umsetzungsprodukt.
    • Produkt b₂: Umsetzungsprodukt aus Isophoron­diisocyanat und N,N-Dimethylethanolamin.
  • Analog Produkt b₁ wird ein Umsetzungsprodukt aus 444 g Isophorondiisocyanat und 178 g N,N-­Dimethylethanolamin hergestellt.
    • II.1.2 Umsetzungsprodukte aus Polyolen und ε-Capro­lacton Produkt b₃: Umsetzungsprodukt aus Trimethylol­propan und ε-Caprolacton
  • In einem 1-l-Glaskolben werden 268 g Tri­methylolpropan, 456 g ε-Caprolacton und 0,2 g Zinndioctoat 5 Stunden bei 150°C gerührt. Es resultiert ein farbloses viskoses Produkt mit einer OH-Zahl von 464.
    • Produkt b₄: Umsetzungsprodukt aus Trimethylol­propan und ε-Caprolacton.
  • Wie bei der Herstellung von Produkt b₃ beschrieben werden 402 g Trimethylolpropan und 342 g ε-Caprolacton umgesetzt. Es resultiert ein farbloses viskoses Produkt mit einer OH-­Zahl von 677.
    • Produkt b₅: Umsetzungsprodukt aus Glycerin und ε-Caprolacton
  • Wie bei der Herstellung von Produkt b₃ beschrieben werden 368 g Glycerin mit 456 g ε-Caprolacton umgesetzt. Es resultiert ein farbloses viskoses Produkt mit einer OH-Zahl von 815.
    • II.2 Herstellung der Komponenten B) Komponente B₁: Hergestellt aus Produkt b₁ und Produkt b₃
  • In einem 1-l-Glaskolben werden 290 g b₃ und 226 g b₁ 3 Stunden bei 100°C gerührt. Es resultiert ein farbloses viskoses Produkt mit einer OH-Zahl von 173.
    • Komponente B₂: Hergestellt aus Produkt b₂ und Produkt b₃
  • Analog der Herstellung von Komponente B₁ aus 290 g b₃ und 249 g b₂. Farbloses, viskoses Produkt mit einer OH-­Zahl von 166.
    • Komponente B₃: Hergestellt aus Produkt b₂ und Produkt b₄
  • Analog der Herstellung von Komponente B₁ aus 300 g b₄ und 376 g b₂. Schwach gelb gefärbtes, viskoses Produkt mit einer OH-Zahl von 200.
    • Komponente B₄: Hergestellt aus Produkt b₁ und Produkt b₅
  • Analog der Herstellung von Komponente B₁ aus 233 g b₅ und 321 g b₁. Schwach gelb gefärbtes, viskoses Produkt mit einer OH-Zahl von 229.
    • Komponente B₅: Hergestellt aus Produkt b₂ und Produkt b₅
  • Analog der Herstellung von Komponente B₁ aus 309 g b₅ und 466 g b₂. Schwach gelb gefärbtes, viskoses Produkt mit einer OH-Zahl von 216.
    • Komponente B₆: Hergestellt aus Triethanolamin und ε-­Caprolacton
  • In einem 1-l-Glaskolben werden 149 g Triethanolamin und 342 g ε-Caprolacton eingewogen und 4 Stunden bei 140°C gerührt. Es resultiert ein gelb gefärbtes, viskoses Produkt mit einer Hydroxylzahl von 340.
    • Komponente B₇: Hergestellt aus N-Butyldiethanolamin und ε-Caprolacton
  • In einem 1-l-Glaskolben werden 161 g N-Butyldiethanol­amin und 228 g ε-Caprolacton eingewogen und 3 Stunden bei 140°C gerührt. Es resultiert ein gelbes, viskoses Produkt mit einer Hydroxylzahl von 288.
    • Komponente B₈: Hergestellt aus Methyl-bis(3-amino­propyl)-amin und Ethylencarbonat
  • In einem 2-l-Vierhalskolben mit Rührer, Tropftrichter, Rückflußkühler und Thermometer werden 352 g Ethylencar­bonat vorgelegt und auf 100°C aufgeheizt. Unter Rühren werden innerhalb 2 Stunden 290 g Methyl-bis-(3-amino­propyl)-amin zugetropft. Anschließend wird noch 2 Stun­ den bei 100°C gerührt. Das entstandene schwach gelb ge­färbte Produkt wird mit N-Methylpyrrolidon auf einen Festgehalt von 70 % verdünnt und hat dann eine OH-Zahl von 244.
    • Komponente B₉: Hergestellt aus Methyl-bis(3-amino­propyl)-amin und Propylencarbonat
  • Analog der Herstellung von Komponente B₈ aus 408 g Propylencarbonat und 290 g Methyl-bis(3-aminopropyl)-­amin. Das entstandene schwach gelb gefärbte Produkt wird mit Diethylglykoldimethylether auf einen Festgehalt von 70 % verdünnt und hat dann eine OH-Zahl von 232.
    • Komponente B₁₀: Hergestellt aus Methyl-bis(3-amino­propyl)-amin und Glycerincarbonat
  • Analog der Herstellung von Komponente B₈ aus 472 g Glycerincarbonat und 290 g Methyl-bis(3-aminopropyl)-­amin. Es resultiert ein schwach gelb gefärbtes viskoses Produkt mit einer OH-Zahl von 588.
    • Komponente B₁₁: Butandiol-1,4 Komponente B₁₂: Bis-hydroxymethyl-hexahydro-4,7-methano­indan III. Herstellung der erfindungsgemäßen Bindemittelkombi­nationen
  • Die Isocyanat- und Anhydridgruppen enthaltenden Kompo­nenten A), die Polyolkomponenten B) und gegebenenfalls die Katalysatorkomponente C) (in einigen Beispielen wird N,N-Dimethylethanolamin als Komponente C) verwendet) werden bei Raumtemperatur miteinander vermischt und gegebenenfalls durch Zugabe eines organischen Lösungs- bzw. Verdünnungsmittels auf eine verarbeitungsfähige Viskosität eingestellt. Die Filme werden mit einem Film­zieher auf Glasplatten aufgezogen, wobei die Naßfilm­stärke 120 µm beträgt. Die bei Raumtemperatur aufgezo­genen Filme waren alle nach spätestens 60 Minuten klebfrei durchgetrocknet. Nach Alterung, d.h. ca. 24 Stunden Trocknung bei Raumtemperatur erhält man klare vernetzte Filme mit hervorragender Filmmechanik.
  • Die angesetzten Lackmischungen wiesen durchweg eine Standzeit von mehreren Stunden auf.
  • In der folgenden Tabelle II werden die Zusammensetzungen der Bindemittelkombinationen und die Lösungsmittel­festigkeit als Grad der Vernetzung aufgeführt.
  • Die Lösungsmittelfestigkeit wird durch einen Wischtest mit einem Methylisobutylketon (MIBK)-getränkten Watte­bausch geprüft. Angegeben wird die Anzahl der Doppel­hübe, nach denen der Film ohne sichtbare Veränderung bleibt. Mehr als 200 Doppelhübe pro Film wurden nicht durchgeführt.
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
    Figure imgb0005

Claims (7)

1. Copolymerisate mit einem als Gewichtsmittel be­stimmten Molekulargewicht von 1500 bis 75 000 von olefinisch ungesättigten Verbindungen mit chemisch eingebauten, gegenüber Hydroxylgruppen im Sinne einer Additionsreaktion reaktionsfähigen Gruppen, dadurch gekennzeichnet, daß die Copolymerisate als gegenüber Hydroxylgruppen reaktionsfähige Gruppen sowohl
(i) 0,3 bis 7,0 Gew.-% an freien Isocyanatgruppen als auch
(ii) 1 bis 25 Gew.-% an Säureanhydridgruppen (be­rechnet als C₄H₂O₃)
chemisch gebunden enthalten.
2. Verfahren zur Herstellung von Copolymerisaten gemäß Anspruch 1 durch Copolymerisation eines Gemischs von olefinisch ungesättigten Verbindungen bei 60 bis 200°C in Gegenwart von, die Polymerisations­reaktion initiierenden Verbindungen, dadurch ge­kennzeichnet, daß man ein solches Gemisch an ole­finisch ungesättigten Verbindung verwendet, welches neben Isocyanat- und Säureanhydridgruppen-freien Monomeren
(i) olefinisch ungesättigte Säureanhydride und
(ii) olefinisch ungesättigte Isocyanate
in einer solchen Menge enthält, daß in dem Monome­rengemisch 0,3 bis 7,0 Gew.-% Isocyanatgruppen und 1 bis 25 Gew.-% Anhydridgruppen (berechnet als C₄H₂O₃) vorliegen.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der Copolymerisation zuzuführende Monome­rengemisch aus
a) 1 bis 25 Gew.-Teilen copolymerisierbaren, iso­cyanatfunktionellen Monomeren,
b) 1 bis 25 Gew.-Teilen copolymerisierbaren, anhydridfunktionellen Monomeren
und
c) 50 bis 98 Gew.-Teilen Isocyanatgruppen- und Säureanhydridgruppen-freien, gegenüber Iso­cyanat- und Anhydridgruppen inerten Monomeren
besteht.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß man als isocyanatfunktionelle Monome­re Isocyanatoethylmethacrylat, Bis-(2-isocyanato­ethyl)-fumarat und/oder m-Isopropenyl-α,α-dimethyl­benzylisocyanat verwendet.
5. Verfahren gemäß Anspruch 2 bis 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß man als anhydridfunktionelles Monomer Maleinsäureanhydrid verwendet.
6. Verwendung der Copolymerisate gemäß Anspruch 1 als Bindemittelkomponente in Zweikomponenten-Beschich­tungsmitteln oder -Dichtmassen, welche als weitere Bindemittelkomponente organische Polyhydroxylver­bindungen enthalten.
7. Verwendung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeich­net, daß die Bindemittel aus einem Gemisch aus
A) Copolymerisaten gemäß Anspruch 1,
B) organischen Polyhydroxylverbindungen
und gegebenenfalls
C) die Additionsreaktion zwischen den Komponenten A) und B) beschleunigenden Katalysatoren C), die gegebenenfalls gegenüber Isocyanat- und Säureanhydridgruppen reaktionsfähige Hydroxyl- und/oder Aminogruppen aufweisen,
bestehen, wobei auf jede Isocyanat- und Säureanhy­dridgruppe der Komponente A) 0,2 bis 5 gegenüber diesen Gruppen reaktionsfähige Gruppen der Kompo­nenten B) und gegebenenfalls C) entfallen.
EP89101875A 1988-02-13 1989-02-03 Isocyanat- und Säureanhydridgruppen enthaltende Copolymerisate, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Bindemittelkomponente Expired - Lifetime EP0328962B1 (de)

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